专利名称：：入场煤采样机的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种入埸煤采制样机械，它是火力电站及其它行业实现在煤车顶部按国家标准采制煤样，并打印出采样报告的现代化机械。目前，火力电站入场煤车的煤样采制是由工人到煤车上人工收集煤样，然后将收集的大批煤样送实验室进行破碎、缩分，制成标准煤样。因采样点的数量、分布和取样深度均对煤样数据有很大影响，所以手工采样影响煤质数据监测的可靠性，给电站经济运行带来很大困难，同时工人的劳动强度极大。本发明的目的是提供一种入埸煤自动化采样设备，消除人为因素对煤质数据监测的影响，同时降低工人的劳动强度。本发明的目的是这样实现的它由控制系统、行走机构及工作机构组成，行走机构包括大车和小车，工作机构安装在小车上，工作机构由采样系统、制样系统、集样系统组成。采样系统的煤样提升采用钻取式采样头及螺旋提升机构，其螺旋提升体上部设有反向螺旋，下端嵌有刀刃，被提取的煤样被送至制样系统，制样系统由破碎机构及缩分机构组成，破碎机构可以采用一级或二级破碎，其结构可以采用锤击式破碎机构或对辊式破碎机构，也可以采用其它结构，如圆锥式、冲击式及反击式破碎机构。经破碎系统破碎后的煤样粒度为三毫米以下，进入缩分机构，其结构为旋转式锥壳缩分器，也可采用旋转式圆盘或环盘缩分器。缩分器的下部设有集样系统，集样系统由样品瓶、换位机构及驱动机构组成，集成在一个密闭的箱体中，有多个样品瓶，用来收集不同种类的煤样。在大车上还装有清扫系统，清扫系统由空压机、喷咀及管路、阀门等组成，当采样开始或更换煤种采样时，计算机会指令阀门动作，压缩空气由喷咀喷出，将煤样通道打扫干净，防止混样。控制系统兼备手动和自动两种方式，手动控制是当设备检修、调试时，以作备用的。由于本发明的入场采样机是一种适用于从煤车顶部采制样的自动化采样装置，它集采样、制样、集样、清扫于一身，机械结构繁多，动作步骤复杂，工作环境恶劣，过程运算量较大，采样过程及结果需考贝存档，并且在采样过程中不允许出现人为因素干扰。因此，本发明的入场煤采样机工作控制采用以计算机为核心，通过各种信号传感器及驱动系统，使得采样机的工作过程高度自动化、智能化。本发明的入场煤采样机的控制系统由以下几部分组成1计算机系统;2接口电路;3模拟量输入系统;4信号传感系统;5驱动系统。本发明采用了超声波探测与光电编码器联合定位的方式，超声波探头安装在大车两侧，光电编码器安装大、小车的被动轮轴上，本发明采用三段码输入方式，三段码由煤种代码、产地代码、车型代码组成，三段码的输入方式使计算机内部数据处理得到简化。本发明使煤样的采制工作由手工劳动转为自动化操作，使工人的劳动强度大大下降，同时消除了人为因素对于煤质监测数据的影响，提高了监测的可靠性。下面结合实施例及其附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。图1是本发明一种具体实施例的总体示意图。图2是图1的侧视图。图3是图1所示的实施例中工作机构的布置示意图。图4是图3所示的工作机构中钻取式采样头结构示意图。图5是图3所示的工作机构中制样系统的结构示意图。图6是图5所示的制样系统中第二级破碎辊的结构示意图。图7是图5所示的制样系统中旋转锥壳缩分器的结构示意图。图8是图7中第一层锥壳和三层锥壳的投影图。图9是图7所示的旋转锥壳缩分器的驱动装置的原理图。图10是图5所示的制样系统中集样系统的结构示意图。图11是图4所示的钻取式采样头下支承的结构示意图。图12是本发明控制系统电气方框图。图13-15是本发明控制系统的电气原理图。图16是控制系统的接口电路中开关量输入部分电气原理图。图17和图18是控制系统的接口电路开关量输出部分电气原理图。参照图1-18，详细叙述本发明的具体结构。行走机构由大车1和小车3组成，大车采用龙门框架式结构，可沿车体作纵向移动，小车采用水平反滚轮结构，可在大车横梁上横向移动，依靠大车和小车的配合动作，可实现整个车厢内任意点的采样。工作机构安装在小车上，它是由采样系统9、制样系统10和集样系统12组成。采样系统包括采样头，进给机构8及配重11等，如图4所示，采样头采用钻取式，其钻杆20由电机13通过减速器14带动，钻杆的下部带有正向叶片18，上部为反向叶片15，钻杆外面装有护套19，下端嵌有刀头22，及横刃23，在护套外面还装有安全护罩21。为防上钻杆下端摆动，采样头采用下支承的结构形式，即在护套外装设向心推力球轴承44。工作时，采样头在进给机构的带动下，在滑道内作上、下运动，完成进给及传送功能，将采集的子样送至中间料斗16，然后经过料门17进入制样系统。制样系统由电机24、破碎机构和缩分机构组成，破碎机构包括两级破碎，第一级采用锤击式破碎机构，它由破碎板26和转子27组成，第二级破碎采用波纹对辊式破碎机构，其破碎辊30的辊面设计成如图6所示的变形的正弦波形，不仅破碎效果好，效率高，而且清辊容易。缩分由二步缩分组成，第一步缩分采用一个设置在第一级破碎后面的二分器28，由偏心轴29带动，使之产生振动，防止堵塞。第一级破碎后的子样经过二分器，将一定量的子样送至第二级破碎，多余的流回车厢，第二步缩分设计成旋转锥壳式缩分器32，它由环状均料器31、三层旋转锥壳及行星差动器33组成，环状均料器具有控制给料范围，减少缩分误差的作用，三层锥壳如图7所示，相互叠加，形成二级缩分，第一层锥壳34上开有缝隙35，并设有调整挡板36，第二层锥壳37与第三层锥壳38上均相对开有90°开口，通过第二层与第三层锥壳的相对角度变换，调节缩分比，行星差动器是用来驱动锥壳旋转和实现缩分比调节的。当步进电机40不动时，第二层锥壳与第三层锥壳相对固定，并在传动轴39的驱动下，与第一层锥壳以不同的转速同向转动，实现周向缩分。当步进电机输入一定的转角时，第二层锥壳与第三层锥壳产生相对运动，并转一定的角度，实现缩分比的无级调节。煤样经过破碎、缩分以后，进入集样系统，集样系统包括样品瓶41，换位机构42和驱动装置43，集成在一个密闭的箱体中。为了在更换煤种时，能将煤样通道清扫干净，防止混样，还设有清扫系统，清扫系统安装在大车上，它包括空压机5、喷咀25及其管道附件等。本发明的入场煤采样机采用微机自动控制整个工作过程，同时备有手动控制，作为设备检修，调试时备用。本发明采用了超声波探测及光电编码器联合定位，使采点准确无误，超声波探头2安装在大车的两侧，光电编码器7安装在大车及小车的被动轮轴上。下面叙述控制系统的具体结构。1、计算机系统计算机系统包括键盘、CRT显示器、打印机及STD总线工业控制机。工作时，煤车数据以“三段码”的方式由键盘键入，CRT显示键盘键入的数据、操作提示符及故障显示。STD总线工业控制机根据键盘键入的数据，经过数据处理，得出每一节车厢的采样方案，然后驱动接口电路工作，全部工作结束由打印机打印出采样报告。2、接口电路接口电路由开关量输出Ⅰ、开关量输出Ⅱ、开关量输入等三部分组成。(1)、开关量输出Ⅰ的构成如附图17，由光电隔离器TIL117使接口电路与计算机系统电路隔离，通过七段驱动器MC1416进行信号放大，使之具有300mA的驱动能力带动继电器1J-12J进行接点输出，开关量输出Ⅰ的作用是控制驱动电路的接触器1C-12C来驱动大车行走电机1DD、2DD，小车行走电机XD、采样头升降电机SD、采样头旋转电机QD、破碎机旋转电机PD、集料斗门开关电机MD及气泵电机的运行，它占有2部连续的口地址FF54H、FF55H，通过软件的设置及信号传感系统的反馈，来达到自动控制的目的，控制程序见程序清单Ⅰ。(2)、开关量输出Ⅱ开关量输出Ⅱ的电路构成如附图18，它是将TIL117的集电极和射极分别接入步进电机驱动电源1BY、2BY的输入端，即由计算机发出信号经驱动电源放大后使换罐或缩分器步进电机运行，其实就是计算机通过软件及开关量输出Ⅱ形成一个步进电机的环形信号分配器控制步进电机的行走量，达到调整缩分及换罐的目的。开关量输出Ⅱ占有二个口地址FF50H、FF51H的低三位，其软件见程序清单Ⅱ。(3)、开关量输入开关量输入就是通过光电隔离器TIL117将现场的电平信号经光电隔离送入计算机，本系统的开关量输入构成如图16，它占有2个开口地址FF50H、FF51H。3、模拟量输入系统，如图13所示。模拟量输入系统是将SD、QD、PD的工作电流经30/5电流互感器变换后再经I/V变换器转换成直流电压输入到计算机，监视其工作状态，计算机按反时限特性曲线对电动机进行保护，因为电动机在启动瞬间其电流峰值为额定电流的12倍，所产生高电压足以造成计算机A/D变换电路的损坏，所以在每个模拟量输入端并联一电阻(R)稳压管(D)支路，当电动机启动或其它干扰造成的高电压出现时，通过支路将其滤掉而又不致烧坏计算机，而正常工作时，由于二极管的阻断特性而又不影响信号进入计算机。4、信号传感系统，如图14所示。信号传感系统是反映采样机工作状态的现场信号，由十个位置传感器及二个光电编码器组成，十个位置传感器分别是传感车箱位置，小车原位、缩分比零位、破碎机有杂物、采样头提升到位、接触煤层、料罐零位、开喂料门到位、关喂料门到位、采样头下降极限、二个光电编码器分别反映大小车行走距离，信号传感系统的作用有二个(1)、将采样机的工作状态反映给计算机，由计算机系统、驱动系统、信号传感系统组成完整的闭环控制，使采样机能够实现自动化;(2)、供给计算机进行故障自诊断的依据计算机根据采样机的工作程序，在特定的时间内巡检特定的传感器，如果在特定的时间内巡检不到特定的传感器动作，则视为这个传感器所代表的线路出现故障，如采样机开始工作，按动作程序首先是小车归原位，如果在5秒钟内计算机未发现小车原位传感器动作，则视为小车控制或驱动系统出现故障，并将相应的代号119显示在CRT上，同时停机报警，待故障排除后，继续进行工作，实现这个功能的软件见程序清单Ⅰ。5、驱动系统，如图15所示。驱动系统由接触器1C-12C组成，经它别控制大车左、右行，小车前后行采样头升降、采样头旋转、破碎机正反转、计算机按其程序发出信号通过接口电路直接驱动接触器动作，接触器通过本身辅助接点1C-6C组成的控制逻辑保证相互之间的动作互锁，同时考虑到在采样头升降过程中或采样头在上限位以下时大小车移动有可能造成采样头插在煤车中移动或被大车箱等障碍物碰撞而造成采样头的损坏，所以在控制逻辑上采用如下方式(DD+XD)＝(1C+2C+3C+4C)17J-5C6C。式中1C、2C为大车左右行，3C、4C为小车前后行，5C、6C为采样头升降，17J为采样头在上限标志，由式中可以看出，只有当采样头在上限位位置且采样头不作升降运行时，才允许大小车移动，在硬件上保证采样机的安全运行。6、计算机输入方式的设定在采样开始前，需将煤车的参数以计算机能够识别的方式由键盘输入到计算机。煤车的参数包括煤的种类、煤的产地、煤车的几何尺寸。煤的种类有五种炼焦用精煤，洗煤，粒度大于100立方毫米的块煤，原煤，筛选煤;煤车的几何尺寸由于车厢的型号不同而不同，目前我国常用的车型有9种C62、C62A、C62M、C16、C50、C60、C65、CF、C61等。作为向计算机输入的数据，应该尽量简单，既方便操作，又简化内部的数据处理。本发明采用“三段码”的输入方式，即每一节煤车的参数由煤种代码，产地代码、车型代码等三段数码来表示。(1)、煤种代码是在能够满足国家对煤样采制要求的前提下将5个煤种分为二大类，即a、炼焦用精煤、洗煤、粒度大于100平方毫米的块煤;b、原煤、筛选煤。(2)、产地代码比较简单，据统计一般一列煤车的产地不会超过十种，所以就以0-9共十个数字代表10个产地，具体每个数字代表哪个产地由用户自定。(3)、车型代码，在对9种常用车型进行统计后，将其分成4组，使每一组内的长、宽尺寸不大于100毫米，在满足采样精度的情况下，简化操作。车型分类见下表</tables>如果一节煤车其煤种为洗煤，产地是2，车型是C62，那么“三段码”方式应为120。权利要求1.一种人埸煤采样机，它包括控制系统、行走机构，行走机构由大车和小车组成，其特征是小车上装有工作机构，工作机构由采样系统、制样系统、集样系统组成。2.根据权利要求1所述的入埸煤采样机，其特征是采样系统采用钻取式采样头及垂直式螺旋提升机构，螺旋提升体上端带有反向螺旋，下端嵌有刀刃。3.根据权利要求1所述的入埸煤采样机，其特征是制样系统的细碎部分采用波纹对辊式破碎机构，其辊面剖切线为变形的正弦波形。4.根据权利要求1所述的入埸煤采样机，其特征是制样系统的缩分采用旋转锥壳式缩分器，旋转锥壳式缩分器具有三层可转动锥壳，锥壳上开有缝隙，第一层锥壳上具有硬调节挡片，缩分器的驱动与缩分比调整采用行星差动器。5.根据权利要求1所述的入埸煤采样机，其特征是大车上装有清扫装置，它由气泵、喷咀及管路附件组成。6.根据权利要求1所述的入埸煤采样机，其特征是行走机构上装有超声波探头及光电编码器。7.根据权利要求1所述的放场煤采样机，其特征是控制系统采用三段码的输入方式，三段码由煤种代码、产地代码和车型代码组成。8.根据权利要求1所述的入场煤采样机，其特征是控制系统由计算机系统、驱动系统和信号传感系统组成闭环式自动控制系统。9.根据权利要求1所述的入埸煤采样机，其特征是控制系统中的模拟量输入端并联有电阻R和稳压二极管D。10.根据权利要求1所述的入场煤采样机，其特征是控制系统中由接触器和继电器的触点组成的逻辑电路构成驱动系统的保护电路。全文摘要本发明属于一种入场煤采样机械。现在火力发电厂的入场煤采制样均是靠人工进行，由于采样点的数量、分布及取样深度对煤样数据有很大影响，所以手工操作影响煤质数据的可靠性，给电站经济运行带来很大困难，同时工人的劳动强度很大。本发明的采样机由行走机构、工作机构、控制系统组成，工作机构包括采样、制样和集样系统，整个工作过程通过计算机控制，不仅降低了工人的劳动强度，同时提高了监测的可靠性。文档编号G01N1/08GK1065935SQ9110608公开日1992年11月4日申请日期1991年4月19日优先权日1991年4月19日发明者杜维新,金时雄,杨柯,王凤利,王润恩,孙毅奎申请人:沈阳电力机械厂